Ocena zmian ekspresji mRNA genów

(1)

286 Ocena zmian ekspresji mRNA genów STAT1, STAT2, STAT3, STAT5 oraz określenie potencjalnej roli metylacji w regulacji ich ekspresji u chorych na łuszczycę stawową Alterations in mRNA expression of STAT1, STAT2, STAT3 and STAT5 genes and a potential role of methylation in regulation of their expression in psoriatic arthritis

1 Wyższa Szkoła Techniczna w Katowicach, Wydział Medyczny, Katowice, Polska

2 Centrum Onkologii – Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, Oddział w Krakowie, Kraków, Polska

3 Zakład Biologii Molekularnej, Katedra Biologii Molekularnej, Wydział Nauk Farmaceutycznych w Sosnowcu, Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice, Polska

4 Katedra Kosmetologii, Wydział Nauk Farmaceutycznych, Śląski Uniwersytet Medyczny, Katowice, Polska

Adres do korespondencji: Dr n. med. Beniamin Grabarek, Centrum Onkologii – Instytut im. Marii Skłodowskiej-Curie, Oddział w Krakowie, ul. Garncarska 11, 31-115 Kraków, Polska, e-mail: bgrabarek7@gmail.com, ORCID: 0000-0003-1633-7145

Cel: Cele pracy obejmowały analizę profilu ekspresji genów STAT1, STAT2, STAT3, STAT5 u chorych na łuszczycę stawową w porównaniu ze zdrowymi ochotnikami (grupa kontrolna) oraz określenie potencjalnego udziału metylacji w regulacji ekspresji wymienionych genów. Materiał i metoda: Materiałem do wyznaczenia mikromacierzowego profilu ekspresji analizowanych genów była krew pełna uzyskana od chorych na łuszczycę stawową oraz od osób zdrowych. Analiza molekularna obejmowała następujące etapy: ekstrakcja RNA, jakościowa i ilościowa analiza ekstraktów oraz przeprowadzenie eksperymentu mikromacierzowego. Oznaczenia występowania wysp CpG dokonano przy użyciu narzędzi bioinformatycznych: NCBI Reference Sequence oraz MethPrimer (plus CpG Island Prediction). Wyniki: Analizy wyników dokonano z wykorzystaniem infrastruktury PL-Grid (www.plgrid.pl) wraz z programem GeneSpring 12.6.1 (p < 0,05).

Zaobserwowano różnice profilu ekspresji analizowanych transkryptów u chorych na łuszczycę w porównaniu z grupą kontrolną: STAT1 (FC = +2,88); STAT3 (FC = +2,09); STAT5 (FC = +1,62), STAT2 (FC = −3,60). Dla każdego z genów potwierdzono obecność co najmniej jednej wyspy CpG w sekwencji nukleotydowej. Wnioski: U chorych na łuszczycę stawową w porównaniu z grupą kontrolną obserwuje się wzrost ekspresji analizowanych genów, z wyjątkiem STAT2. Uzyskane wyniki wskazują na możliwość regulacji ekspresji tych genów poprzez metylację DNA. Przy analizie wzoru metylacji należy uwzględniać heterogenność populacji komórek tworzących tkankę. Poznanie mechanizmów molekularnych pozwoli na opracowywanie i wdrażanie nowych strategii farmakoterapii.

Słowa kluczowe: łuszczyca, metylacja, adalimumab, ścieżka sygnałowa IL-12/IL-23, STAT

Aim: The goals of this study were to analyse STAT1, STAT2, STAT3 and STAT5 gene expression profiles in psoriatic arthritis patients in comparison to healthy volunteers (control group) and to determine a potential role of methylation in the regulation of the expression of these genes. Material and method: The material for the determination of the microarray expression profile of the analysed genes was full blood obtained from psoriatic arthritis patients and healthy volunteers. The molecular analysis involved the following stages: RNA extraction, qualitative and quantitative analysis of the extracts and a microarray experiment.

The determination of CpG islands was performed using bioinformatic tools: NCBI Reference Sequence and MethPrimer (plus CpG Island Prediction). Results: The analyses were performed using the PL-Grid infrastructure (www.plgrid.pl) with GeneSpring 12.6.1 (p < 0.05). There were differences in the expression profiles of the analysed transcripts between psoriasis patients and controls: STAT1 (FC = +2.88), STAT3 (FC = +2.09), STAT5 (FC = +1.62) and STAT2 (FC = −3.60). For each of these genes, at least one CpG island was detected in the nucleotide sequence. Conclusions: There was an increase in the expression of the analysed genes, except for STAT2, in patients with psoriatic arthritis compared to controls. The results indicate that the expression of these genes may be regulated by DNA methylation. When analysing the methylation pattern, the heterogeneity of cell populations that make up the tissue must be taken into account. Learning about the molecular mechanisms will enable development and implementation of new strategies in pharmacotherapy.

Keywords: psoriasis, methylation, adalimumab, IL-12/IL-23 signalling pathway, STAT

Streszczenie

Abstract

Beniamin Grabarek

^1–3

, Dominika Wcisło-Dziadecka

⁴

, Joanna Gola

³

Otrzymano: 04.12.2018 Zaakceptowano: 07.03.2019 Opublikowano: 29.11.2019

(2)

287

WSTĘP

Ł

uszczyca jest opisywana jako przewlekła dermatoza o złożonej immunopatogenezie⁽¹⁾. Kluczowym czyn- nikiem warunkującym rozwój oraz postęp choroby jest stała, niepoddająca się kontroli nieprawidłowa ekspresja cytokin i innych czynników o właściwościach proza palnych.

Do głównych cytokin wiązanych z łuszczycą zaliczamy:

czynnik martwicy nowotworu (tumour necrosis factor, TNF) oraz interleukiny (IL): IL-1, IL-6, IL-8, IL-12, IL-17, IL-23, transformujący czynnik wzrostu beta (transforming growth factor beta, TGF-β) i interferon gamma (IFN-γ).

Nieprawidłowa proliferacja keratynocytów skutkuje po- wstaniem blaszek łuszczycowych, stanowiących najbardziej rozpoznawalny objaw omawianej choroby⁽²⁾. Zmiany choro- bowe lokalizują się przede wszystkim w obrębie owłosionej skóry, wyprostnych części kończyn górnych i dolnych oraz okolicy lędźwiowo-krzyżowej. Najczęściej występującą po- stacią choroby jest łuszczyca zwykła, a w dalszej kolejności:

łuszczyca krostkowa, łuszczyca paznokci, postać erytroder- miczna oraz łuszczycowe zapalenie stawów⁽¹⁾.

W przebiegu łuszczycy odnotowuje się zwiększone praw- dopodobieństwo wystąpienia zawału mózgu, zawału ser- ca i innych chorób o podłożu naczyniowo-krążeniowym.

Zbadano również związek między stylem życia a ryzykiem wystąpienia łuszczycy⁽³⁾.

Szlakiem sygnalizacyjnym odgrywającym ważną rolę w indukcji i rozwoju łuszczycy jest ścieżka IL-12/IL-23. Inter- leukiny te poprzez interakcje ze swoistymi dla siebie receptorami uruchamiają kaskadę, w której kluczowym elementem są białka rodziny STAT⁽⁴⁾.

Rodzina białek STAT uczestniczy w regulacji procesów proliferacji, apoptozy, angiogenezy oraz odgrywa kluczową rolę w indukcji i rozwoju procesu zapalnego. Rolę STAT2, STAT4, STAT6 podkreśla się przede wszystkim w kon- tekście rozwoju limfocytów T, natomiast STAT1, STAT3, STAT5 – w odniesieniu do ścieżki sygnalizacyjnej zależnej od IFN-γ⁽⁵⁾. Z molekularnego punktu widzenia przedstawi- ciele białek STAT są czynnikami transkrypcyjnymi wpływa- jącymi na poziom ekspresji innych genów, np. TNF, IFN-γ, TGF-β, IL-12, IL-17, IL-23⁽⁴⁾.

Aby w pełni zrozumieć molekularne podłoże łuszczycy, ko- nieczne jest określenie roli epigenetycznych mechanizmów regulacji ekspresji genów, która stanowi obecnie szeroko komentowane zagadnienie⁽⁶⁾. Jest to ważne, gdyż aktualnie pojawia się coraz więcej przesłanek wiążących wystąpienie łuszczycy ze stylem życia, aktywnością fizyczną, choroba- mi współistniejącymi^(1–3). Tym samym pogłębianie wiedzy o molekularnym podłożu tej choroby wraz z uwzględnie- niem roli epigenomu pomoże wytypować grupy osób szcze- gólnie zagrożone wystąpieniem łuszczycy, co przełoży się na wcześniejsze uchwycenie niepokojących zmian. Kluczo- wymi mechanizmami epigenetycznymi w regulacji przepły- wu informacji genetycznej są metylacja DNA, mikroRNA oraz modyfikacje białek histonowych⁽⁷⁾. W swoich poprzed- nich pracach autorzy skupili się na zagadnieniach wpływu

cząsteczek mikroRNA na aktywność transkrypcyjną ge-

nów^(8,9), dlatego też cele niniejszego opracowania obejmu-

ją określenie zmian ekspresji STAT1, STAT2, STAT3, STAT5 u chorych na łuszczycę stawową w porównaniu z poziomem ekspresji w grupie kontrolnej zdrowych ochotników oraz określenie potencjalnego udziału metylacji w regulacji ekspresji wspomnianych genów.

MATERIAŁ I METODA

Materiał do badań stanowiła krew pełna pobrana od chorych na łuszczycę stawową zakwalifikowanych do terapii anty-TNF (adalimumab) oraz od zdrowych ochotników.

Całkowita liczba osób zakwalifikowanych do farmakoterapii adalimumabem jako lekiem pierwszego wyboru wynosi- ła 7 osób (5 mężczyzn, 2 kobiety, w wieku 47,2 ± 9,86 roku).

Krew pełna została pobrana do probówek PAXgene Blood RNA Tube, co było etapem koniecznym dla wykonania dal- szych analiz. Do analizy mikromacierzy oligonukleotydo- wych zakwalifikowano 3 próbki krwi pobrane od chorych na łuszczycę stawową oraz 3 próbki od zdrowych ochotni- ków, bez dolegliwości dermatologicznych. Wszystkie osoby uczestniczące w badaniu wyraziły świadomą, dobrowolną pisemną zgodę na udział w nim oraz związane z nim pro- cedury. Badanie zostało przeprowadzone za zgodą Komisji Bioetycznej Śląskiego Uniwersytetu w Katowicach – Uchwa- ła nr KNW/0022/KB1/59/I/13/14 z dnia 27.05.2014 r.

Izolację całkowitego RNA przeprowadzono, używając zesta- wu odczynników PAXgene Blood RNA Kit (IVD) (Qiagen, Valencia, CA, USA) zgodnie z rekomendacjami producenta.

Kolejny etap analizy molekularnej był związany z oceną ja- kościową i ilościową ekstraktów kwasu rybonukleinowego.

Jakościowej oceny wyekstrahowanych RNA dokonano poprzez przeprowadzenie rozdziału elektroforetycznego w 1-procentowym żelu agarozowym, który został wybar- wiony bromkiem etydyny. Z kolei analiza ilościowa uzyskanych ekstraktów RNA polegała na analizie spektrofoto- metrycznej przy długości fali 260 nm (GeneQuant II firmy Pharmacia Biotech Uppsala, Szwecja).

Wyznaczenie profilu mikromacierzowego obejmowało uży- cie 8 μg całkowitego RNA, które stanowiło matrycę do syntezy dwuniciowego cDNA. Następnie przystąpiono do syntezy bio- tynylowanego cRNA oraz jego pofragmentowania. Trzeci etap stanowiła 16-godzinna hybrydyzacja z sondami, umieszczony- mi na płytce mikromacierzowej HG-133A_2.0. W kolejnych etapach przeprowadzono: płukanie i barwienie kompleksem streptawidyna–fikoerytryna, zgodnie z zaleceniami producenta.

Ostatni etap analizy mikromacierzowej związany był ze ska- nowaniem mikromacierzy w skanerze GeneArray (Agilent).

Analizy wyników dokonano przy użyciu infrastruktury PL-Grid (www.plgrid.pl) wraz z programem GeneSpring 12.6.1.

Drugą część pracy stanowiła predykcyjna ocena wpływu metylacji na ekspresję omawianych genów z wykorzystaniem narzędzia bioinformatycznego MethPrimer (plus CpG Island Prediction; www.urogene.org/cgi-bin/methprimer/

methprimer.cgi).

(3)

288

Analizy dokonano na podstawie sekwencji referencyjnej genu dostępnej w bazie NCBI (NCBI Reference Sequence;

www.ncbi.nlm.nih.gov). Na podstawie danych z piśmien- nictwa w MethPrimer (plus CpG Island Prediction) wy- brano następujące wartości parametrów: „rozmiar wyspy”

>100 nukleotydów, „obserwowany/oczekiwany stosunek CpG” = 0,60 i „odsetek G plus C” = 50,0⁽¹⁰⁾.

WYNIKI

Analizując profil ekspresji genów kodujących białka STAT u chorych na łuszczycę stawową w porównaniu ze zdrowymi ochotnikami, zaobserwowano wzrost aktywności trans- krypcyjnej STAT1, STAT3, STAT5, przy czym relacja krot- ności zmiany ekspresji wybranych genów była następująca:

STAT1 > STAT3 > STAT5 > STAT2. Jedynie dla genu STAT2 zaobserwowano niemal 3,5-krotny spadek ekspresji w po- równaniu z grupą kontrolną (tab. 1).

Druga część pracy, związana z predykcyjną oceną metylacji wyselekcjonowanych w eksperymencie mikromacierzo- wym genów kodujących białka z rodziny STAT, wykazała, że w sekwencji nukleotydowej wszystkich analizowanych cząsteczek stwierdza się występowanie wysp CpG. W przy- padku STAT1 i STAT3 obserwuje się dwie wyspy CpG, dla STAT2 tylko jedną wyspę CpG, z kolei dla STAT5 trzy wyspy CpG. Wielkość wysp CpG mieści się w przedziale od 107 par zasad (dla STAT5) do 280 par zasad (dla STAT1) (tab. 2).

OMÓWIENIE

Przesłanką do oceny ekspresji genów kodujących białka STAT1, STAT2, STAT3 oraz STAT5 u chorych na łuszczycę w porównaniu z grupą kontrolną, którą stanowili zdrowi

ochotnicy, było zaobserwowanie przez autorów zmian ak- tywności transkrypcyjnej genów białek STAT w fibrobla- stach skóry eksponowanych na adalimumab w stężeniu 8 µg/ml medium (co odpowiada średniemu stężeniu te- rapeutycznemu w surowicy chorych na łuszczycę leczo- nych tym lekiem)⁽⁹⁾. Adalimumab to ludzkie przeciwciało monoklonalne anty-TNF, rekomendowane do stosowania w łuszczycy o zaostrzeniu od umiarkowanego do ciężkiego oraz w chorobie Leśniowskiego–Crohna^(1,11). Kryteria włą- czenia do terapii biologicznej według Rekomendacji Pol- skiego Towarzystwa Dermatologicznego są bardzo rygo- rystyczne⁽¹²⁾. W wyniku inhibicji TNF przez adalimumab zablokowany zostaje szlak sygnalizacyjny uruchamiany poprzez interakcje TNF z właściwymi dla niego receptorami – TNFR1 oraz TNFR2. Niezależnie jednak od uniemoż- liwienia w ten sposób wywierania biologicznych efektów przez TNF zablokowaniu przez adalimumab nie ulega- ją inne kaskady sygnalizacyjne⁽¹³⁾. Istotną rolę w patogenezie łuszczycy odgrywają ścieżki sygnałowe IL-12/IL-23⁽⁴⁾. Najlepiej poznana i szeroko opisywana jest ścieżka sygnali- zacyjna JAK/STAT, aktywowana przez IL-12/IL-23, w której krytyczną rolę odgrywają białka z rodziny STAT. Końcowy- mi produktami wspomnianego szlaku są przede wszystkim:

TNF, TGF-β, IL-17, IFN-γ. Obserwujemy więc „zjawisko błędnego koła”, gdzie nadmierne wydzielanie jednej cytoki- ny przyczynia się do wzrostu stężenia kolejnej. Na przykład jednym z efektów działania TNF jest wzrost sekrecji IL-12 oraz IL-23, co powoduje z kolei aktywację głównie ścieżki JAK/STAT, której końcowym produktem jest TNF⁽¹⁴⁾. Dlatego też zagadnieniem niezwykle istotnym dla lepszego zrozumienia złożonych mechanizmów leżących u podstaw łuszczycy, a także innych chorób o podłożu prozapalnym jest poznanie ich podłoża molekularnego, w tym interakcji

ID sondy Symbol genu p < 0,05 FC (chorzy vs zdrowi) Kierunek zmiany ekspresji

Wzrost/spadek

209969_s_at STAT1 0,0018423498 +2,5568044 Wzrost

205170_at STAT2 0,0028492145 −3,3571987 Spadek

208991_at STAT3 0,0013560341 +1,9590447 Wzrost

212549_at STAT5 0,0019445942 +1,5445274 Wzrost

FC – fold change – wielokrotność zmiany ekspresji genu.

Tab. 1. Wielokrotność zmiany ekspresji mRNA genów STAT1, STAT2, STAT3, STAT5 u chorych na łuszczycę stawową w porównaniu z grupą kontrolną (p < 0,05)

Symbol genu Numer dostępu Liczba wysp CpG Wielkość wyspy CpG (pz) Położenie wyspy CpG w sekwencji nukleotydowej

STAT1 NM_007315 2 800

113 48–327

1681–1793

STAT2 NM_005419 1 146 48–193

STAT3 NM_003150 2 177

184 48–224

843–1026

STAT5 NM_012448 3 141

107157

47–187 902–1008 2413–2569 pz – pary zasad.

Tab. 2. Lokalizacja i położenie wysp CpG dla STAT1, STAT2, STAT3, STAT5

(4)

289

pomiędzy poszczególnymi cytokinami, szlakami sygnało- wymi o kluczowym znaczeniu dla choroby⁽¹⁵⁾. Przyczyni się to do opracowania nowych strategii terapeutycznych oraz skutecznej i bezpiecznej farmakoterapii łuszczycy⁽¹⁶⁾. W ramach niniejszej pracy autorzy postanowili też oce- nić możliwość udziału metylacji DNA w kontroli ekspresji omawianych genów. Jako metylację DNA określa się od- wracalną modyfikację DNA bez zmian w jego sekwencji nukleotydowej. Najczęściej grupa metylowa (–CH3) zostaje przyłączona do cytozyny dinukleotydów CpG. Skutkiem metylacji jest wyciszenie ekspresji danego genu⁽¹⁷⁾.

W swoim badaniu autorzy odnotowali wzrost aktywności transkrypcyjnej STAT1, STAT3, STAT5 oraz wyciszenie eks- presji STAT2.

Gao i wsp. zaobserwowali, że zastosowanie inhibitora JAK w leczeniu łuszczycy w znacznym stopniu powoduje obni- żenie ekspresji STAT1 oraz STAT3. Stwierdzili oni wycisze- nie ekspresji tych genów w hodowli fibroblastów maziów- kowych oraz w bioptatach tkanek uzyskanych od pacjentów z rozpoznaną łuszczycą⁽¹⁸⁾. Obserwacje poczynione przez ten zespół badawczy znajdują potwierdzenie we wnioskach autorów niniejszej pracy, którzy stwierdzili wzrost ekspre- sji STAT1 oraz STAT3 u chorych na łuszczycę przed wdro- żeniem odpowiedniego leczenia. Dlatego też odnotowanie obniżenia poziomu ekspresji tych genów podczas farmakoterapii potwierdza kluczową rolę tych genów oraz ścieżki sygnalizacyjnej JAK/STAT w patogenezie łuszczycy.

Walker i wsp. analizowali zmiany profilu stężeń genów klu- czowych dla ścieżki IL-12/IL-23. Zaobserwowali oni nad- ekspresję JAK3, STAT1, STAT4 u chorych na spondyloar- tropatie zapalne, chorobę zwyrodnieniową stawów oraz reumatoidalne zapalenie stawów (RZS)⁽¹⁹⁾.

Obserwowany w badaniu autorów większy wzrost aktywno- ści transkrypcyjnej STAT3 w porównaniu z ekspresją STAT5 u chorych na łuszczycę wskazuje, że obserwowany profil ekspresji wyselekcjonowanych genów związany jest głów- nie z aktywnością biologiczną IL-23⁽²⁰⁾.

Niemniej należy pamiętać, że aktywowana przez IL-12/IL-23 kaskada JAK/STAT nie wywiera jedynie negatywnego, de- strukcyjnego wpływu. Warto zwrócić uwagę na obserwacje, jakie poczynili Ivashkiv i wsp., którzy podkreślają, że właściwości pro- lub przeciwzapalne składowych ścieżki JAK/STAT zależą od rodzaju komórek otaczającego je mi- krośrodowiska. Ponadto wskazują oni na fakt, że efekt dzia- łania białek STAT1 i STAT3 warunkowany jest stopniem za- awansowania zmian chorobowych⁽²¹⁾.

Analiza profilu mikromacierzowego przeprowadzona w ramach niniejszej pracy wskazuje na blisko 3,5-krotnie ob- niżoną ekspresję STAT2 u chorych na łuszczycę stawową.

Zaobserwowanie relatywnie dużego obniżenia ekspresji jednego z analizowanych genów przy równoczesnym wzroście ekspresji pozostałych może wynikać z odmien- nych funkcji poszczególnych białek rodziny STAT. STAT2, STAT4, STAT6 odgrywają główną rolę w rozwoju limfocy- tów T, podczas gdy STAT1, STAT3, STAT5 zaangażowa- ne są przede wszystkim w przekaźnictwo sygnałów ścieżek

sygnałowych i wiązane są z procesami nowotworzenia⁽⁵⁾. Stąd też obserwacje autorów zdają się potwierdzać złożoną immunopatogenezę łuszczycy.

Niemniej Johansen i wsp. w bioptatach skóry łuszczycowo zmienionej zaobserwowali podwyższone stężenie STAT2 w porównaniu z wycinkami uzyskanymi od zdrowych osób⁽²²⁾. Rozbieżność uzyskanych wyników może być uwa- runkowana innym rodzajem materiału przeznaczonego do badań molekularnych, odmiennym stopniem zaawansowa- nia choroby, analizą zmiany ekspresji na różnym poziomie przepływu informacji genetycznej. Zestawienie odmien- nych profili ekspresji STAT2 w pracy Johansena i wsp. z ob- serwacjami autorów również zdaje się wskazywać na zło- żoność procesów mających miejsce w przebiegu łuszczycy.

Być może w reakcji ogólnoustrojowej obserwuje się wy- ciszenie ekspresji STAT2, podczas gdy w bioptatach skór- nych pozyskanych ze zmian łuszczycowych stwierdza się nadekspresję STAT2. Uzyskanie różnych wzorów ekspresji STAT2 na poziomie mRNA i białka sugeruje udział mecha- nizmów epigenetycznych w regulacji ekspresji analizowa- nego genu. Stwierdzenie to można rozszerzyć w stosunku do pozostałych transkryptów analizowanych przez autorów.

W związku z tym w drugiej części pracy autorzy podjęli próbę określenia potencjalnego udziału metylacji w regu- lacji poziomu genów STAT1, STAT2, STAT3, STAT5. Anali- za została oparta na ocenie in silico przy użyciu programu MethPrimer (plus CpG Island Prediction), która potwier- dziła występowanie w sekwencji nukleotydowej anali- zowanych genów wysp CpG. Badania in silico odgrywają kluczową rolę w procesie planowania i przeprowadzania eksperymentów. Są ich pierwszym etapem, poprzez który można stwierdzić, czy zasadne jest prowadzenie bardziej za- awansowanych badań w układach in vitro i/lub in vivo⁽⁶⁾. Dla każdego genu omawianego w niniejszej pracy analiza in silico wskazała występowanie co najmniej jednej wyspy CpG, potwierdzając możliwość sterowania ekspresją tych genów poprzez mechanizm metylacji sekwencji nukleotydowej DNA. W odniesieniu do łuszczycy analiza mecha- nizmów regulujących ekspresję genów bez zmian w ich sekwencji jest działaniem jak najbardziej zasadnym, ze względu na obserwowany w przebiegu tej dermatozy udział czynników epigenetycznych⁽²³⁾.

Badania, które przeprowadzili Zhang i wsp., wskazują, że w bioptatach skóry oraz w komórkach mononuklear- nych krwi obwodowej (peripheral blood mononuclear cells, PBMC) uzyskanych od chorych na łuszczycę obserwuje się nieprawidłowy wzór metylacji metylotransferaz i demety- lotransferaz⁽²⁴⁾. Tym samym zmiany łuszczycowe mogą być równoczesnym wynikiem zaburzeń metylacji genów odpo- wiedzialnych za utrzymanie prawidłowego wzorca metylacji (geny kodujące metylotransferazy i demetylotransferazy) oraz tych, które pełnią kluczową funkcję w indukcji i rozwoju stanu zapalnego leżącego u podstaw tej dermatozy.

Oceniając znaczenie i udział mechanizmów epigenetycznych w łuszczycy, należy mieć na względzie heterogen- ność populacji komórek tworzących tkankę skórną, przez

(5)

290

co oczekiwane zmiany mogą zostać potwierdzone tylko u części chorych. Poza tym sam stan zapalny wiąże się ze zmianą proporcji ilości poszczególnych rodzajów komó- rek, np. zwiększenie populacji makrofagów, nadmierna proliferacja keratynocytów w obrębie tkanki. Ważnym zagadnieniem jest też mozaikowatość komórek, czyli prezen- towanie nieprawidłowych wzorów ekspresji genów tylko przez część komórek. Dlatego też oceniając np. metylację pomiędzy grupą badaną a kontrolną, należy mieć na uwa- dze możliwość, że zmiany te mogą wynikać tylko z od- miennego składu komórek tworzących tkankę⁽²⁵⁾. Trzeba jednak pamiętać, że w chorobach o podłożu prozapalnym metylacja DNA nie zawsze jest zjawiskiem korzystnym.

Na przykład metylacja STAT1 skutkuje wzrostem ekspresji IFN-γ oraz wzmożoną proliferacją nieprawidłowych komórek⁽²⁶⁾.

Identyfikacja wzorców metylacji DNA związanych z łuszczycą, w tym w odniesieniu do białek rodziny STAT, daje nowe spojrzenie na patogenezę tej dermatozy i wskazuje na możliwość opracowywania nowych strategii terapeutycznych.

WNIOSKI

1. U chorych na łuszczycę stawową obserwuje się profil ekspresji STAT1↑, STAT2↓, STAT3↑, STAT5↑ odmienny niż u zdrowych osób.

2. Ekspresja analizowanych genów może być regulowana poprzez mechanizm metylacji DNA.

3. Należy mieć indywidualne i holistyczne podejście do pa- cjenta, by poprawnie i odpowiednio wcześnie zdiagnozo- wać łuszczycę, charakteryzującą się złożoną patogenezą.

Konflikt interesów

Autorzy nie zgłaszają żadnych finansowych ani osobistych powiązań z innymi osobami lub organizacjami, które mogłyby negatywnie wpły- nąć na treść publikacji oraz rościć sobie prawo do tej publikacji.

Piśmiennictwo

1. Tsoi LC, Stuart PE, Tian C et al.: Large scale meta-analysis cha- racterizes genetic architecture for common psoriasis associated variants. Nat Commun 2017; 8: 15382.

2. Neneman A, Adamski Z: Aspekty kliniczne i epidemiologiczne zaburzeń ogólnoustrojowych u chorych na łuszczycę. Forum Med Rodz 2009; 3: 447–453.

3. Miller IM, Ellervik C, Yazdanyar S et al.: Meta-analysis of psori- asis, cardiovascular disease, and associated risk factors. J Am Acad Dermatol 2013; 69: 1014–1024.

4. Teng MW, Bowman EP, McElwee JJ et al.: IL-12 and IL-23 cyto- kines: from discovery to targeted therapies for immune-mediat- ed inflammatory diseases. Nat Med 2015; 21: 719–729.

5. Poczęta M, Bednarek I: STAT3 – ukryty czynnik transkrypcyjny celem terapii przeciwnowotworowych. Ann Acad Med Siles 2013; 67: 133–141.

6. Rath SN, Das D, Konkimalla VB et al.: In silico study of miRNA based gene regulation, involved in solid cancer, by the assistance of Argonaute protein. Genomics Inform 2016; 14: 112–124.

7. O’Rielly DD, Rahman P: Genetic, epigenetic and pharmacoge- netic aspects of psoriasis and psoriatic arthritis. Rheum Dis Clin North Am 2015; 41: 623–642.

8. Wcisło-Dziadecka D, Gola J, Grabarek B et al.: Effect of adalim- umab on the expression of genes encoding TNF-α signal paths in skin fibroblasts in vitro. Postepy Dermatol Alergol 2018; 35:

413–422.

9. Grabarek B, Wcislo-Dziadecka D, Gola J et al.: Changes in the expression profile of JAK/STAT signaling pathway genes and miRNAs regulating their expression under the adalimumab therapy. Curr Pharm Biotechnol 2018; 19: 556–565.

10. Li LC, Dahiya R: MethPrimer: designing primers for methyla- tion PCRs. Bioinformatics 2002; 18: 1427–1431.

11. Wcisło-Dziadecka D, Zbiciak M, Brzezińska-Wcisło L et al.:

Anti-cytokine therapy for psoriasis – not only TNF-α blockers.

Overview of reports on the effectiveness of therapy with IL-12/

IL-23 and T and B lymphocyte inhibitors. Postepy Hig Med Dosw 2016; 70: 1198–1205.

12. Reich A, Szepietowski J, Adamski Z et al.: Łuszczyca. Rekomen- dacje diagnostyczno-terapeutyczne Polskiego Towarzystwa Der- matologicznego. Część II: łuszczyca umiarkowana do ciężkiej.

Dermatol Rev/Przegl Dermatol 2018; 105: 329–357.

13. Lubecka-Macura A, Kohut M: Nadrodzina TNF – mechanizm działania, funkcje biologiczne i możliwości terapeutyczne. Prz Gastroenterol 2010; 5: 303–309.

14. Alwan W, Nestle FO: Pathogenesis and treatment of psoriasis:

exploiting pathophysiological pathways for precision medicine.

Clin Exp Rheumatol 2015; 33 Suppl 93: S2–S6.

15. Netea MG, Balkwill F, Chonchol M et al.: A guiding map for inflammation. Nat Immunol 2017; 18: 826–831.

16. Conrad C, Gilliet M: Psoriasis: from pathogenesis to targeted therapies. Clin Rev Allergy Immunol 2018; 54: 102–113.

17. Zmarzły N, Wojdas E, Skubis A et al.: DNA methylation: gene expression regulation. Acta Univ Lodz Folia Biol Oecol 2016; 12:

1–10.

18. Gao W, McGarry T, Orr C et al.: Tofacitinib regulates synovial inflammation in psoriatic arthritis, inhibiting STAT activation and induction of negative feedback inhibitors. Ann Rheum Dis 2016; 75: 311–315.

19. Walker JG, Smith MD: The Jak-STAT pathway in rheumatoid arthritis. J Rheumatol 2005; 32: 1650–1653.

20. Floss DM, Schröder J, Franke M et al.: Insights into IL-23 bio- logy: from structure to function. Cytokine Growth Factor Rev 2015; 26: 569–578.

21. Ivashkiv L, Hu X: The JAK/STAT pathway in rheumatoid arthritis:

pathogenic or protective? Arthritis Rheum 2003; 48: 2092–2096.

22. Johansen C, Rittig AH, Mose M et al.: STAT2 is involved in the pathogenesis of psoriasis by promoting CXCL11 and CCL5 pro- duction by keratinocytes. PLoS One 2017; 12: e0176994.

23. Zhang P, Zhao M, Liang G et al.: Whole-genome DNA methyla- tion in skin lesions from patients with psoriasis vulgaris. J Auto- immun 2013; 41: 17–24.

24. Zhang P, Su Y, Chen H et al.: Abnormal DNA methylation in skin lesions and PBMCs of patients with psoriasis vulgaris. J Derma- tol Sci 2010; 60: 40–42.

25. Gudjonsson JE, Krueger G: A role for epigenetics in psoriasis:

methylated cytosine–guanine sites differentiate lesional from nonlesional skin and from normal skin. J Invest Dermatol 2012;

132: 506–508.

26. Mowen KA, Tang J, Zhu W et al.: Arginine methylation of STAT1 modulates IFNα/β-induced transcription. Cell 2001; 104: 731–741.